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摘 要:雷电是造成安全监控系统损害的主要原因,每年都有大量的监控设备因雷击而受损,从而造成了大量本可避免的损失。本文通过对雷电的成因和损害安全监控系统主要途径的分析,提出了对从化中学的安全监控系统防范措施和解决办法。
关键词:安全监控系统雷电防护浪涌保护器接地
中图分类号:TU895 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0052-01
1 前言
从化中学,地处从化市风云岭旁,年雷暴日达83.5天,是雷击高发地区;同时由于从化中学毗邻流溪河,属于山区,空气对流旺盛,易遭受雷击。该校始建于1926年,一直是从化基础教育的“窗口”学校,广东省国家级示范性普通高中。从化中学是从化地区的高考主考场,近年来在学校园区及高考教室都安装了监控系统,但由于当时防范意识不够,没有安装防雷装置进行保护,导致每年都会出现因雷击而使监控系统不同程度的损坏。在造成损失的同时也严重的影响了学校的正常工作的开展,特别是高考時期,决不容许有任何的差错出现。因此对该校的安全监控系统的雷电防护刻不容缓。
2 从化中学安全监控系统的组成及存在的问题
从化中学安全监控系统中心位于学校综合大楼三楼,该综合楼共七层,呈口字型布置,是该校集办公、教学为一体的综合性大楼。综合楼附近为图书楼、体育馆,宿舍区离教学区约100m远。
2.1 从化中学安全监控系统的组成
安全监控系统由前端部分、传输部分、终端部分及电源部分组成。
2.1.1 前端部分
主要由彩色摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。摄像头大部分设在教学楼的走廊、教室内部,采用固定像头,工作电压为12V;有一部分分布在图书馆、体育馆、宿舍区及校园各个主要道路出入口位置,采用旋转像头,工作电压为220V。
2.1.2 传输部分
室外传输线路使用的同轴电缆、电线、多芯线采取架空方式传输视频、音频或控制信号等。室外传输线路使用的同轴电缆、电线、多芯线采取沿墙敷设的方式传输视频、音频或控制信号等。
2.1.3 终端部分
主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。设备间位于综合楼三楼,该校直击雷防护每年都经过当地防雷检测部门的定期检测,且直击雷防护符合相关规范要求。
2.1.4 电源部分
学校设有独立电房,电源部分采用市电10kV高压经变压器输出三相380V,在办公楼配电箱处分成单相220V供电,监控系统采用单相220V供电。
2.2 从化中学安全监控系统存在的问题
经现场勘查,监控系统及低压配电系统没有安装任何电源避雷器及信号避雷器;信号线及电源线均采用架空或沿墙敷设,均无设屏蔽层保护;终端设备间非常简陋,基本没有采用什么防护措施;在校园露天独立的摄像机等前端设备无安装直击雷防护措施。另外,根据校方描述,以前发生过摄像头、交换机、计算机被雷击损坏事件。
3 安全监控系统的雷电防护方案
通过对安全监控系统的雷电防护的雷害成因的分析,主要从下面几个方面进行防护。
3.1 直击雷的防护
直击雷的防护主要是对监控系统的前端设备、传输线路和终端设备间的防护。
3.1.1 前端设备的直击雷防护
摄像机置于接闪器(避雷针或其它接闪导体)有效保护范围之内。独立架设的摄像机,避雷针架设在摄像机的支撑杆上,避雷针架设在摄像机的上方。引下线利用金属杆本身,接地体使用镀锌角钢垂直打入地下2米并用镀锌扁铁与摄像机的金属立杆做可靠的电气连接,采用的搭接长度为扁钢宽的2倍,三面焊接,其接地电阻为3.2Ω。
3.1.2 传输线路的直击雷防护
监控系统中的线路主要是传输信号线和电源线,室外摄像机的电源从监视点附近的电源引入。从现场看,一部分线路采用架空方式敷设,一部分经建筑物墙壁固定敷设。因为架空线容易遭受雷击,并且破坏性大,波及范围广,为避免首尾端设备损坏,架空线改为穿金属管埋地并做接地处理;经建筑物墙壁敷设的部分由于比较容易固定,这部分线路采用金属线槽进行屏蔽保护,金属线槽避免沿大楼结构柱或紧贴外墙敷设,金属线槽的接口部分用多股铜线进行跨接,金属线槽在首尾两端及进出建筑物的交界部位进行接地处理[3]。
3.1.3 终端设备间的直击雷防护
监控室设在办公楼三楼,由于办公楼本身已经安装了防雷装置,经测量,其防雷接地电阻值为2.8Ω。因此应充分利用建筑物本身的防雷装置即可满足设备间的直击雷防护要求。
3.2 等电位连接
监控机房其设备远离外墙结构柱,设置在雷电防护区的高级别区域内。监控机房采用共用接地系统,在机房做一个紫铜汇流排,规格:40mm×4mm×300mm,监控室内的各种箱体、壳体、机架等金属组件与建筑物的接地系统的等电位连接采用M型网型结构的等电位连接网络如图(2)所示:各种电涌保护器(避雷器)的接地线应以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接。
3.3 浪涌保护器(SPD)
由于有80％雷击高电位是从电源线侵入的,为保证设备安全,在电源上设置三级防雷保护。第一级设在主配电房的低压部分,安装20kA(10/350us)的电源避雷箱;第二级设在办公楼的电源箱处,安装40kA(8/25us)的电源避雷箱;第三级设在机房的电源开关处,安装20kA(8/25us)的电源避雷箱。使用直流电源的信息设备,视其工作电压要求,安装适配的直流电源SPD。
在视频传输线、信号控制线、入侵报警信号线在交换机输出端加装24口网络信号避雷器,其技术参数:最高防雷击电流Iimp=2.5kA(8/20)、响应时间tA≤1ns。在室外终端设备处安装三合一防雷器,其工作防护水平为:视频10kA(8/25us)、控制10kA(8/25us)、电源(220V)20kA(8/25us)。
3.4 接地系统及综合布线
3.4.1 接地系统
接地系统采用公共接地系统,在机房内部设规格为:40mm×4mm×300mm的紫铜等电位连接带,将交流工作接地、安全保护接地、防雷保护接地、防静电接地、屏蔽接地等共用地网,其接地电阻为2.8Ω,满足系统要求。
3.4.2 综合布线
监控系统的传输网络在室外采用穿金属管埋地的方法,埋地长度≥40m,但不小于15m;埋地的同轴电缆、电线、多芯线采用穿金属管直接埋地,埋地的金属管首尾两端及进出防雷区分界处进行接地。监控系统的传输网络在室内应沿专用的信号电缆槽布线,避免沿大楼结构柱或紧贴外墙敷设,金属线槽两端及雷电防护区交界处做等电位连接并接地;强弱电电缆分开敷设,以减小干扰。
关键词:安全监控系统雷电防护浪涌保护器接地
中图分类号:TU895 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0052-01
1 前言
从化中学,地处从化市风云岭旁,年雷暴日达83.5天,是雷击高发地区;同时由于从化中学毗邻流溪河,属于山区,空气对流旺盛,易遭受雷击。该校始建于1926年,一直是从化基础教育的“窗口”学校,广东省国家级示范性普通高中。从化中学是从化地区的高考主考场,近年来在学校园区及高考教室都安装了监控系统,但由于当时防范意识不够,没有安装防雷装置进行保护,导致每年都会出现因雷击而使监控系统不同程度的损坏。在造成损失的同时也严重的影响了学校的正常工作的开展,特别是高考時期,决不容许有任何的差错出现。因此对该校的安全监控系统的雷电防护刻不容缓。
2 从化中学安全监控系统的组成及存在的问题
从化中学安全监控系统中心位于学校综合大楼三楼,该综合楼共七层,呈口字型布置,是该校集办公、教学为一体的综合性大楼。综合楼附近为图书楼、体育馆,宿舍区离教学区约100m远。
2.1 从化中学安全监控系统的组成
安全监控系统由前端部分、传输部分、终端部分及电源部分组成。
2.1.1 前端部分
主要由彩色摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。摄像头大部分设在教学楼的走廊、教室内部,采用固定像头,工作电压为12V;有一部分分布在图书馆、体育馆、宿舍区及校园各个主要道路出入口位置,采用旋转像头,工作电压为220V。
2.1.2 传输部分
室外传输线路使用的同轴电缆、电线、多芯线采取架空方式传输视频、音频或控制信号等。室外传输线路使用的同轴电缆、电线、多芯线采取沿墙敷设的方式传输视频、音频或控制信号等。
2.1.3 终端部分
主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。设备间位于综合楼三楼,该校直击雷防护每年都经过当地防雷检测部门的定期检测,且直击雷防护符合相关规范要求。
2.1.4 电源部分
学校设有独立电房,电源部分采用市电10kV高压经变压器输出三相380V,在办公楼配电箱处分成单相220V供电,监控系统采用单相220V供电。
2.2 从化中学安全监控系统存在的问题
经现场勘查,监控系统及低压配电系统没有安装任何电源避雷器及信号避雷器;信号线及电源线均采用架空或沿墙敷设,均无设屏蔽层保护;终端设备间非常简陋,基本没有采用什么防护措施;在校园露天独立的摄像机等前端设备无安装直击雷防护措施。另外,根据校方描述,以前发生过摄像头、交换机、计算机被雷击损坏事件。
3 安全监控系统的雷电防护方案
通过对安全监控系统的雷电防护的雷害成因的分析,主要从下面几个方面进行防护。
3.1 直击雷的防护
直击雷的防护主要是对监控系统的前端设备、传输线路和终端设备间的防护。
3.1.1 前端设备的直击雷防护
摄像机置于接闪器(避雷针或其它接闪导体)有效保护范围之内。独立架设的摄像机,避雷针架设在摄像机的支撑杆上,避雷针架设在摄像机的上方。引下线利用金属杆本身,接地体使用镀锌角钢垂直打入地下2米并用镀锌扁铁与摄像机的金属立杆做可靠的电气连接,采用的搭接长度为扁钢宽的2倍,三面焊接,其接地电阻为3.2Ω。
3.1.2 传输线路的直击雷防护
监控系统中的线路主要是传输信号线和电源线,室外摄像机的电源从监视点附近的电源引入。从现场看,一部分线路采用架空方式敷设,一部分经建筑物墙壁固定敷设。因为架空线容易遭受雷击,并且破坏性大,波及范围广,为避免首尾端设备损坏,架空线改为穿金属管埋地并做接地处理;经建筑物墙壁敷设的部分由于比较容易固定,这部分线路采用金属线槽进行屏蔽保护,金属线槽避免沿大楼结构柱或紧贴外墙敷设,金属线槽的接口部分用多股铜线进行跨接,金属线槽在首尾两端及进出建筑物的交界部位进行接地处理[3]。
3.1.3 终端设备间的直击雷防护
监控室设在办公楼三楼,由于办公楼本身已经安装了防雷装置,经测量,其防雷接地电阻值为2.8Ω。因此应充分利用建筑物本身的防雷装置即可满足设备间的直击雷防护要求。
3.2 等电位连接
监控机房其设备远离外墙结构柱,设置在雷电防护区的高级别区域内。监控机房采用共用接地系统,在机房做一个紫铜汇流排,规格:40mm×4mm×300mm,监控室内的各种箱体、壳体、机架等金属组件与建筑物的接地系统的等电位连接采用M型网型结构的等电位连接网络如图(2)所示:各种电涌保护器(避雷器)的接地线应以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接。
3.3 浪涌保护器(SPD)
由于有80％雷击高电位是从电源线侵入的,为保证设备安全,在电源上设置三级防雷保护。第一级设在主配电房的低压部分,安装20kA(10/350us)的电源避雷箱;第二级设在办公楼的电源箱处,安装40kA(8/25us)的电源避雷箱;第三级设在机房的电源开关处,安装20kA(8/25us)的电源避雷箱。使用直流电源的信息设备,视其工作电压要求,安装适配的直流电源SPD。
在视频传输线、信号控制线、入侵报警信号线在交换机输出端加装24口网络信号避雷器,其技术参数:最高防雷击电流Iimp=2.5kA(8/20)、响应时间tA≤1ns。在室外终端设备处安装三合一防雷器,其工作防护水平为:视频10kA(8/25us)、控制10kA(8/25us)、电源(220V)20kA(8/25us)。
3.4 接地系统及综合布线
3.4.1 接地系统
接地系统采用公共接地系统,在机房内部设规格为:40mm×4mm×300mm的紫铜等电位连接带,将交流工作接地、安全保护接地、防雷保护接地、防静电接地、屏蔽接地等共用地网,其接地电阻为2.8Ω,满足系统要求。
3.4.2 综合布线
监控系统的传输网络在室外采用穿金属管埋地的方法,埋地长度≥40m,但不小于15m;埋地的同轴电缆、电线、多芯线采用穿金属管直接埋地,埋地的金属管首尾两端及进出防雷区分界处进行接地。监控系统的传输网络在室内应沿专用的信号电缆槽布线,避免沿大楼结构柱或紧贴外墙敷设,金属线槽两端及雷电防护区交界处做等电位连接并接地;强弱电电缆分开敷设,以减小干扰。